1. 引言
记
,其边界
,如图1所示。其中
,
定义1 [1]:设
定义于(开口或封闭的)光滑曲线
上,若对
上任意两点
,恒有
其中
都是确定的常数,则称
在
上满足
阶的Hölder条件或
条件,记为
或简记为
,而
称为Hölder指数,若不强调指出指数
,也可简记为
。
定义2 [1] [2]:设
是在射线
上的连续复函数。如果:
1) 在任意有限闭区间
上
2) 在
的邻域
内满足条件
则称
,或简记为
。若不强调
,可记为
。
注 [2]:若
且
,我们记为
或简记为
。
2. 提出问题
求在
内的全纯函数
,连续到
上,满足边值条件
(1)
其中
是已给在L上
的实函数。为简单起见,我们假设
3. 问题转化
令
代入(1)式,得到
(2)
(3)
由上述定义可知,
关于实轴对称,
关于实轴反对称,即
再由
可知
同理可知,
定义3:若
与
满足
则称
与
关于
互为对称点。
我们令 [3] [4] [5]
则,
与
关于
互为对称点,
与
关于
互为对称点,
与
关于
互为对称点。
由 [1] 可知,通过构造对称扩张可以将Schwarz边值问题等价转化为Riemann边值问题。下面我们给出
在外域
中的对称扩张,如下
记
易证,
是一分区全纯函数。
类似的,我们给出
在外域
中的对称扩张,如下
记
易证,
是一分区全纯函数。
Figure 2. Positive boundary value and its equivalent relation
图2. 正边值及其等价关系
Figure 3. Negative boundary value and its equivalent relation
图3. 负边值及其等价关系
如图2和图3所示,通过计算可以得到如下性质:
其中
。如图4所示,有
可得
Figure 4. The boundary value problem on L4
图4. L4上的边值问题
同理,如图5所示,有
Figure 5. The boundary value problem on L5
图5. L5上的边值问题
可得
这就意味着,所求函数
在
上正负边值的实部相等,接下来我们将讨论其虚部之间的关系。
设
我们有
由C-R方程可得
记
是
关于
的对称点,有
其中
是
到
的直线段,
是
到
的直线段。从而,有
同理,我们有
问题(2)在满足条件
(4)
时,可等价转化为
(5)
由
可得
同理,由
可得
设
我们有
由C-R方程可得
记
是
关于
的对称点,有
其中
是
到
的直线段,
是
到
的直线段。我们假设
,从而有
同理,我们有
问题(3)在满足条件
(6)
时,可等价转化为
(7)
4. 求解问题
首先考虑开口弧段
上的边值问题,由于
,我们取
。引入函数
由 [1] 可知,在端点附近有
其中
分别在
附近沿
剖开的邻域
中全纯。
令
有
其中
分别在
中全纯。
我们假设在
类中求解,可知
,典则函数为
易得
在端点
附近是
阶的极点。
同理可知,
在
的端点
附近是
阶的极点,
在
的端点
附近是
阶的极点。从而,由对称扩张的性质可以推出
在
处是
阶的极点。
记
,给出函数
这里引用 [1] 中幂函数正负边值的定义
方程组(5)两边同时除以
,得
其中
由于
故
从而上述方程组的解为
为了满足条件(4),需构造
[1],我们令
其中
,
那么
是问题(2)的解,且满足条件(4)。
接下来,我们来求解方程组(7),令
易得
方程组(7)两边同时除以
,得
因为
所以,有
又
故解为
同样的,为了满足条件(6),下面需构造
,通过计算可得
其中
,那么
是问题(3)的解,且满足条件(6)。
5. 结论
最后,我们将问题(2)与问题(3)的解相加就得到了问题(1)的解,即
致谢
感谢在论文撰写期间对我提供指导和帮助的老师,感谢各位审稿专家的辛勤工作和指导。